鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1178次 | 2019年09月08日
解析:特斯拉如何增加動(dòng)力電池的電量
近期,特斯拉的100kWh車型,已經(jīng)通過了歐盟認(rèn)證機(jī)構(gòu)RDW的評(píng)估。這意味,ModelS/X100D車型即將問世!其續(xù)航里程理論值將達(dá)到613km(基于NEDC標(biāo)準(zhǔn))。
按照歐盟規(guī)定,在歐盟成員國(guó)上市銷售的車型,都必須經(jīng)過其授權(quán)機(jī)構(gòu)的認(rèn)證方可。RDW是特斯拉委托的一家荷蘭的公司,經(jīng)其認(rèn)證后即可獲得在歐盟銷售的許可。本文,我們來探究下,這個(gè)100kWh是如何做到的?
ElonMusk曾經(jīng)說過,特斯拉的續(xù)航(電量)要以每年5%的速度增加。從當(dāng)前電池組的迭代情況來看,這個(gè)目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)。除作為入門級(jí)配置的60kWh外,70kWh、85kWh均已分別升級(jí)為75kWh和90kWh。
不久之后,100kWh和120kWh的電池組也將進(jìn)入選配清單。目前,60kWh仍然作為一個(gè)乞丐版配置存在,以促進(jìn)特斯拉的銷量。真正有故事的,是70kWh和85kWh,是如何各增加5kWh電量的。
有一點(diǎn)可以肯定,那就是電池組電量增加過程中,其電池組的結(jié)構(gòu)是沒有改變的。內(nèi)部電池包(BatteryModule)的數(shù)量也并未發(fā)生改變。我們先來簡(jiǎn)單了解下特斯拉電池組的內(nèi)部構(gòu)造。
60kWh內(nèi)部有14個(gè)電池包,每個(gè)電池包內(nèi)含384個(gè)電芯,共計(jì)有5376個(gè)電芯組成;85kWh由16各電池包組成,每個(gè)電池包內(nèi)含444個(gè)電芯,共計(jì)7102個(gè)電芯組成。
后來加入的70kWh,實(shí)際上是一個(gè)75kWh電池組,經(jīng)過軟件限制而來的。多余的5kWh,最初被當(dāng)做一個(gè)價(jià)值3000美元的選裝包提供給車主。只要通過OTA軟件更新,70D就可以變?yōu)?5D。
那么問題來了,75kWh電池組是怎么來的?關(guān)于這個(gè)問題,特斯拉官方并沒有做出技術(shù)解釋。根據(jù)作者的判斷,75kWh其實(shí)是85kWh電池組,減少2個(gè)電池包而來的。在85kWh電池中,每個(gè)電池包的容量是5.3kWh,14個(gè)這樣的電池包就是74.2kWh。
這就是70kWh、75kWh,以及85kWh之間的關(guān)系。至于60kWh,這只是一個(gè)為了降低準(zhǔn)入門檻而設(shè)置的配置而已。那么,90kWh又是怎么來的呢?
從85kWh到90kWh,多了5kWh。是多加了一個(gè)電池包嗎?在85kWh的電池組結(jié)構(gòu)中,已經(jīng)無法再疊加電池包。唯一的可能性就是更換了新的電芯。當(dāng)然,其采用的依然是18650型號(hào)的電芯,只不過化學(xué)材料有所調(diào)整,增加了能量密度。
在這道工序中,特斯拉將電芯的石墨陽極中,添加了少量的硅,從而提升了電芯的能量密度。
在陽極中加入硅,已是電池領(lǐng)域公認(rèn)的可以提升能量密度的辦法。為避免不斷疊加電池包,而造成的電池組質(zhì)量過大,特斯拉接下來只能把重點(diǎn)放在研發(fā)高能量密度的電芯上。然而,對(duì)于三元鋰離子電池來說,要想通過硅來增加能量密度,遠(yuǎn)沒有那么簡(jiǎn)單。
其基本原理是:在石墨陽極中加入硅后,由于硅原子的結(jié)構(gòu)相比石墨能夠容納更多的鋰離子,導(dǎo)致陽極對(duì)鋰離子的吸納能力增強(qiáng)。單次充放電循環(huán)中,陽極鋰離子越多,能量密度也就越大。